Зовнішній фотоефект – випускання електронів речовиною при поглинанні нею квантів електромагнітного випромінювання (фотонів)

О.Г. Столєтов створив установку, яка надавала можливість отримати електричний струм (фотострум) та дослідити його залежність від інтенсивності та довжини хвилі (рис.2). У скляний балон, з якого викачане повітря, вміщені два електрода – анод А та катод К. Крізь кварцове скло (прозоре для ультрафіолетового випромінювання) в балоні на один з електродів падає світло. На електроди подається електрична напруга, яку можна змінювати за допомогою потенціометра та вимірювати вольтметром. Якщо освітлювати негативно заряджений електрод К, то з нього будуть вириватися електрони. Під дією електричного поля вони будуть напрямлено рухатися та створювати струм (фотострум).

Рис. 2

При дослідженні фотоефекту Столєтовим були встановлені такі закономірності зовнішнього фотоефекту:

1. Кількість електронів, що вириваються світлом з поверхні металу за 1 с, прямо пропорційна енергії світлової хвилі, яка поглинається за цей час.
2. Швидкість електронів, що вилітають з тіла при фотоефекті, визначається частотою ν світла та не залежить від його інтенсивності.
3. Для кожної речовини існує гранична найменша частота ν_min (червона межа фотоефекту), при якій фотоефект в ній можливий. Випромінювання з частотою, меншою за червону межу, не викликає фотоефекта.

Другий та третій закони фотоефекту неможливо пояснити на основі класичної електромагнітної теорії. Вони мають виключно квантовий характер.

Фотоефект є експериментальним обґрунтуванням квантової теорії.

Рівняння фотоефекту. У 1905 році А.Ейнштейн показав, що закони фотоефекту можна пояснити тільки виходячи з квантових уявлень про природу світла.